ما الأدوات التي يمتلكها مسبار باركر الشمسي

المصدر: مكتبة صور بروس موراي الفضائية

(ملاحظة المترجم: حيث أنه في التعليقات على المقالة السابقة ، تم طرح الأسئلة "ما الذي يمكن ملاحظته هناك وكيف؟") ، وقد طُرحت بشكل متكرر ، قررت أيضًا ترجمة المقالة حول الأدوات التي تم تجهيز باركر بها)

مسبار باركر الشمسي ، المصمم للعمل في ظروف قاسية للغاية ، سوف يتجه نحو الهالة الشمسية ، حيث لم تكن هناك أي مركبة فضائية على الإطلاق. سيجمع المسبار بيانات عن المجالات الكهربائية والمغناطيسية والجسيمات المختلفة باستخدام أربعة أجهزة رئيسية ، كل منها مصمم خصيصًا لتحمل درجات الحرارة العالية والإشعاع.

الحقول

(بحث المجالات الكهرومغناطيسية ، البحث الميداني الكهرومغناطيسي)


المصدر

تم تصميم FIELDS لتحليل ما لا يمكن رؤيته بالعين المجردة - المجالات الكهربائية والمغناطيسية للغلاف الشمسي ومعلماتها وتكوينها. ستسمح لك الأداة بتسجيل حدوث تموجات ودوامات في أعماق الغلاف الشمسي بدقة عالية للغاية ، مما يجعل من الممكن تحديد العلاقة بين خصائص المجال وظواهر مثل موجات روسبي وموجات صدمة الرأس وإعادة التوصيل المغناطيسي .

مستشعرات FIELDS هي خمسة هوائيات بطول مترين ، أربعة منها تمتد إلى ما بعد الدرع الحراري وتتعرض لدرجة حرارة 1370 درجة مئوية ، لذا فهي مصنوعة من سبائك النيوبيوم. يساعد الهوائي الخامس ، الموجود في "ظل" الجهاز المتعامد مع مستوى الآخرين ، على بناء صورة ثلاثية الأبعاد لتذبذبات المجال الكهربائي في نطاق التردد العالي. بفضلهم ، يمكن لـ Parker جمع البيانات بشكل مباشر وعلى مسافات طويلة. تعمل الهوائيات "الموجودة في الضوء" في وضعين مختلفين ، يميزان بشكل منفصل بين الرياح الشمسية "البطيئة" و "السريعة" - تدفقات الجسيمات المنبعثة باستمرار من الشمس.

الحقول "تستشعر" المجالات المغناطيسية بثلاثة مقاييس مغناطيسية ، كل منها بحجم قبضة اليد. مقياس مغناطيسي حثي SCM (مقياس مغناطيسي لفائف البحث) ، يختلف جهد الخرج الذي يختلف باختلاف التدفق المغناطيسي حوله ، ويتتبع التغير في المجال بمرور الوقت ، ويستخدم مقياسان مغناطيسيان MAGi و MAGo متماثلان لتقدير حجم المجال. سيتم استخدام MAGs بشكل أساسي في أجزاء من المسار البعيد عن الشمس حيث يتغير المجال بسلاسة ، وستكون SCM ، التي تأخذ قراءات تصل إلى مليوني مرة في الثانية ، ستكون مطلوبة في مدار منخفض.

تم تطوير الحقول في جامعة كاليفورنيا ، مختبر أبحاث الفضاء بيركلي (الباحث الرئيسي ستيوارت دي بيل).

WISPR

(التصوير الواسع المجال لمسبار باركر الشمسي ، كاميرا ذات زاوية واسعة)


المصدر

WISPR أو التصوير الواسع المجال لمسبار باركر الشمسي ، والذي من المفترض أن يحصل على صور للهياكل الكبيرة التي تشكلها الرياح الشمسية والهالة ، هي أداة المراقبة البصرية الوحيدة من Parker. تم تصميم هذا الجهاز ، بحجم صندوق الأحذية تقريبًا ، لتصوير عمليات طرد الكتل الإكليلية (CME) والطائرات وغيرها من التأثيرات الناجمة عن فقدان المادة بواسطة الشمس. نظرًا لأن المسبار سيواجه هذه الظواهر عاجلاً أم آجلاً ، وجمع البيانات باستخدام أنظمة أخرى ، فإن الصور مفيدة لفهم العلاقة بين المعلمات المقاسة والصورة المرصودة.

لتجنب التعرض المباشر وتصوير التاج ، سيتم وضع WISPR خلف الدرع الحراري ، وكمية صغيرة من الضوء يمكن أن تدخل إلى الكاميرا بسبب الانعراج على حافة الدرع أو إعادة الانعكاس على أسطح أخرى من المسبار ستمتص أغطية وشاشات خاصة.

كعنصر حساس في WISPR ، يتم استخدام صفيفين CMOS مقاومة للإشعاع مع وحدات البكسل النشطة ، وهي أخف وتستهلك طاقة أقل من صفائف CCD . بالإضافة إلى ذلك ، تعمل الأشعة الكونية والجسيمات الأخرى عالية الطاقة بشكل أقل على هذه المصفوفات ، وهو أمر مهم جدًا في محيط الشمس. عدسات الكاميرا مصنوعة من الزجاج المقاوم للإشعاع BK7 المستخدم في التلسكوبات المدارية وهي محمية أيضًا من الغبار الكوني.

تم تطوير WISPR ، بالإضافة إلى برنامج التجارب المرتبط به ، في قسم الفيزياء الشمسية والغلاف الجوي ، مختبر الأبحاث البحرية ، واشنطن (الباحث الرئيسي راسل هوارد).

مبادلة

(التحقيق في إلكترونات الرياح الشمسية ألفا والبروتونات)


المصدر

يتكون SWEAP ، أو تحقيق Wind Wind Electrons Alphas و Protons ، من أداتين متكاملين ، كأس مسبار الطاقة الشمسية ، المعروف أيضًا باسم SPC ، و SPAN ، المعروف أيضًا باسم محلل مسبار الطاقة الشمسية. تسمح لك هذه الأجهزة بحساب عدد الجسيمات الأكثر تميزًا للرياح الشمسية - ألفا (نواة الهيليوم) وبيتا (الإلكترونات) والبروتونات - بدقة إلى حد ما ، وكذلك قياس معلماتها ، مثل السرعة وكثافة التدفق ودرجة الحرارة ، وبالتالي تكمل معرفتنا بالطاقة الشمسية الرياح والبلازما التاجية.

SPC ، المعروف أيضًا باسم كأس Faraday ، هو فخ معدني للجسيمات المشحونة المركبة في فراغ ، ويجب أيضًا أن يتحمل التعرض الطويل للشمس ، حيث يقع خارج حافة الدرع الحراري. من الناحية الهيكلية ، هي سلسلة من الشبكات القابلة للاختراق بسهولة ، كل منها مزود بجهد عالي بأحجام مختلفة من أجل فرز الجسيمات حسب الأنواع ، وألواح التجميع ، التي تحدد خصائص الجسيمات التي تسقط عليها. أيضا ، ستقوم الشبكات بتصفية ضوضاء الخلفية ، وإدخال خطأ في القياسات ، مثل الأشعة الكونية والبلازما الضوئية. ربما ، أثناء التشغيل ، ستسخن الأقطاب الكهربائية إلى حوالي 1600 درجة مئوية ، لذلك فإن عوازل الشبكات مصنوعة من الياقوت. في كل ثانية ، يقوم SPC بإجراء 146 قياسًا في البلازما الشمسية لتحديد كثافته وسرعته ودرجة حرارته.

يتم تجميع SPAN ، بدوره ، من كتلتين ، SPAN-A و SPAN-B ، ولكل منهما قطاع التقاط واسع إلى حد ما ، مما يسمح لك باكتشاف الجسيمات التي لا يراها SPC. كل جسيم يلتقطه أي من الكتل يقع في متاهة من العاكسات والأقطاب الكهربائية التي تفرز التدفق حسب الشحنة والكتلة. يمكن أن يعمل SPAN-A مع كل من الإلكترونات والأيونات ، بينما يمكن لـ SPAN-B العمل فقط مع الإلكترونات.

تم تطوير SWEAP إلى حد كبير نتيجة لتعاون مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساتشوستس ، ومختبر أبحاث الفضاء بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي (الباحث الرئيسي جاستن كاسبر ، جامعة ميشيغان).

ISʘIS

(التحقيق العلمي المتكامل للشمس ، نظام البحث الشمسي المتكامل)


المصدر

ISʘIS (تلفظ "isis" ، الدائرة في المنتصف هي الرمز الفلكي للشمس) هي أيضًا أداتان مترابطتان للدراسة الشاملة للجسيمات الشمسية في نطاق طاقة واسع. باستخدام ISʘIS ، يمكن للمرء أن يدرس الإلكترونات والبروتونات والأيونات - ومعرفة من أين أتوا وكيف تسارعوا وكيف تجاوزوا حدود الشمس. تسمى كتل النظام EPI-Lo و EPI-Hi (EPI، Energetic Particle Instrument - أداة لدراسة الجسيمات عالية الطاقة).

يحلل EPI-Lo طيف الإلكترونات والأيونات ، مما يسمح بإطلاق الكربون والأكسجين والنيون والمغنيسيوم والسيليكون والحديد واثنين من نظائر الهيليوم ، He-3 و He-4 - يمكن التحقق من هذا الأخير في نفس الوقت بسبب الاختلاف المميز بينهما عدة فرضيات مختلفة حول ميكانيكا تسريع الجسيمات بواسطة الشمس. الجهاز يشبه إلى حد ما قنفذ البحر - قبة مثمنة ، يوجد عليها 80 نافذة ، كل منها بحجم عملة صغيرة ؛ ونتيجة لذلك ، تم تحقيق مجال رؤية واسع. يوجد خلف كل نافذة فيلمان مركبان (كربون - بوليميد - ألمنيوم) وكاشف أشباه الموصلات على شكل صفيحة ميكروية . عند الاصطدام بكل فيلم ، يقوم الجسيم بإخراج الإلكترونات ، والتي يتم التقاطها بعد ذلك بواسطة اللوحة ؛ بعد تحديد كمية الطاقة التي تم الحصول عليها بعد الاصطدام ووقت العبور بين الأغشية ، يمكن للمرء تحديد نوع الجسيم.

يعمل برنامج EPI - Hi مع جزيئات ذات طاقة أكبر من EPI - Lo ، ويستخدم ثلاثة أجهزة استشعار منفصلة لهذا الغرض ، كل منها عبارة عن مجموعة من أجهزة الكشف عن طبقة تلو الأخرى. تصنع الكاشفات من طبقات السليكون فائقة السُمك وتنقسم إلى شرائح ، والتي ستسمح لك بتحديد مسار الجسيمات وتقليل ضوضاء الخلفية. يتم تحديد الجسيمات عن طريق مدى عمقها عبر الطبقات وكيف يتأين كل منها. من المفترض أن EPI - Hi في مناطق المدار الأقرب إلى الشمس سيكون قادرًا على تحديد ما يصل إلى مائة ألف جسيم في الثانية.

بفضل العمل المشترك لهذين النظامين الفرعيين ، ستسمح لك ISʘIS بتنقيح البيانات الواردة من SWEAP.

يتم تشغيل برنامج ISʘIS من قبل جامعة برينستون في برينستون ، نيو جيرسي (الباحث الرئيسي ديفيد مكوماس) ، وتم إنتاج المكونات الرئيسية للتثبيت في المختبر الإمبراطوري للفيزياء التطبيقية. جون هوبكنز في لوريل بولاية ماريلاند ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا بولاية كاليفورنيا. كما ساهم معهد أبحاث الجنوب الغربي في سان أنطونيو ، تكساس ، ومركز ناسا لرحلات الفضاء ، مساهمة كبيرة في إنشاء ISʘIS. جودارد في جرينبيلت بولاية ماريلاند. سيكون مركز بيانات ISʘIS في جامعة نيو هامبشاير في دورهام.

Heliopsp

(أصول هيليوسفير مع مسبار باركر الشمسي ، طبيعة الغلاف الشمسي)

لا ، هذا ليس جهازًا منفصلاً ، ولكنه برنامج لدراسة طبيعة وأصل الغلاف الشمسي ، والذي ستقوده جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس (الباحث الرئيسي ماركو فالي).